DE102005051014A1

DE102005051014A1 - Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE102005051014A1
Application number: DE200510051014
Authority: DE
Inventors: Serge R.M. Favache
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-05-10

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeanaordnung (10) mit einer Eingangswelle (12), einem ersten eingangsseitig von der Eingangswelle (12) antreibbaren Variator (14) mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis, der ausgangsseitig mit einem Eingang eines ersten Planetengetriebes (18) verbunden ist, das wiederum ausgangsseitig mit einer Ausgangswelle (22) der Getriebeanordnung (10) in Antriebsverbindung steht. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass ein zweiter Variator (16) mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis eingangsseitig von der Eingangswelle (12) antreibbar ist, der ausgangsseitig ebenfalls mit dem ersten Planetengetriebe (18) in einer Weise verbunden ist, dass sich an dessen Ausgang eine Ausgangsdrehzahl ergibt, die von der Differenz der Ausgangsdrehzahlen der Variatoren (14, 16) abhängt, und dass die Variatoren (14, 16) gemeinsam und gegensinnig verstellbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung mit einer Eingangswelle, einem ersten eingangsseitig von der Eingangswelle antreibbaren Variator mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis, der ausgangsseitig mit einem Eingang eines ersten Planetengetriebes verbunden ist, das wiederum ausgangsseitig mit einer Ausgangswelle der Getriebeanordnung in Antriebsverbindung steht.
Getriebeanordnungen mit Variatoren werden beispielsweise zum Antrieb von Kraftfahrzeugen und angetriebenen Elementen landwirtschaftlicher Maschinen verwendet. Derartige Variatoren umfassen einen Riemen, der um eine Riemenscheibe umläuft, deren Flanken relativ zueinander in axialer Richtung bewegbar sind, um den Riemen je nach gewünschter Übersetzung weiter innen oder weiter außen auf der Riemenscheibe laufen zu lassen. Sie ermöglichen eine stufenlose Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in einem bestimmten, begrenzten Bereich. Mit einem einzigen Variator ist jedoch weder eine Übersetzung von Null, die zum Stillstand der Ausgangswelle führt und als Ausgangsposition zum sukzessiven Anlaufen oder Anfahren der Ausgangswelle dienen kann, noch eine Drehrichtungsumkehr möglich.

Man benötigt für diese Aufgabe zusätzliche Getriebe und Kupplungen. Beispielsweise wird in der DE 195 21 486 A vorgeschlagen, eine Eingangswelle über einen stufenlos verstellbaren Variator mit einem Planetenradträger eines ersten Planetengetriebes in Antriebsverbindung zu verbringen. Der Planetenradträger des ersten Planetengetriebes ist mit einem Planetenradträger eines zweiten Planetengetriebes verbunden, dessen Sonnenrad wiederum über eine zweite Kupplung und einen zweiten Riementrieb mit der Eingangswelle verbunden ist. Das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes dient als Abtrieb, der über eine erste Kupplung mit dem Ausgang des Variators verbindbar ist. Durch diese Anordnung kann eine direkte Kraftübertragung über den Variator erfolgen, wenn die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung geöffnet wird. Wird die erste Kupplung hingegen geöffnet und die zweite Kupplung geschlossen, erhält man eine leistungsverzweigte Betriebsart, bei der ein Teil der Leistung über das zweite Planetengetriebe und die übrige Leistung über den Variator übertragen wird. Diese Teile fließen im ersten Planetengetriebe zusammen. Als nachteilig sind hierbei der relativ hohe Aufwand für die Kupplungen anzusehen und die Notwendigkeit, sie bei geeigneten Drehzahlen umzuschalten.

Aufgabe der Erfindung

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Getriebeanordnung dahingehend zu verbessern, dass möglichst ohne zusätzliche Kupplungen ein großer Drehzahlvariationsbereich möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.

Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung umfasst einen ersten und einen zweiten Variator, deren Übersetzungsverhältnisse vorzugsweise stufenlos veränderbar sind. Als Variator werden insbesondere Riemenvariatoren verwendet. Die beiden Variatoren sind eingangsseitig mit einer Eingangswelle verbunden. Ihre Übersetzungsverhältnisse sind gegensinnig verstellbar, d. h., dass bei einer Vergrößerung der Übersetzung des ersten Variators immer und zwangsweise auch die Übersetzung des zweiten Variators verringert wird und umgekehrt. Die beiden Variatoren stehen weiterhin mit Eingängen eines Planetengetriebes in Verbindung, dessen Ausgang mit der Ausgangswelle der Getriebeanordnung gekoppelt ist. Das Planetengetriebe hat an seinem Ausgang eine Ausgangsdrehzahl, die von der Differenz der Ausgangsdrehzahlen der Variatoren abhängt.

Auf diese Weise erreicht man mit einfachen Mitteln einen relativ großen Übersetzungsbereich der Getriebeanordnung, da zwei Eingänge des Planetengetriebes mit veränderlichen Drehzahlen angetrieben werden und die Ausgangsdrehzahl von der Differenz dieser Drehzahlen abhängt. Die Getriebeanordnung eignet sich insbesondere für den Antrieb von angetriebenen Elementen landwirtschaftlicher Maschinen, beispielsweise einer Dreschtrommel und/oder eines Schrägförderers eines selbstfahrenden Mähdreschers.

Eine synchrone, gegensinnige Verstellung der Übersetzungsverhältnisse der Variatoren kann man erhalten, wenn die beiden Variatoren eine gemeinsame, drehfest mit der Eingangswelle verbundene Riemenscheibe umfassen, an deren beiden Flanken je ein anderes Zugmittel (insbesondere ein Riemen) der Variatoren anliegt, und deren axiale Position auf der Eingangswelle veränderbar ist.

Bei einer möglichen Ausführungsform findet ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Planetenrad und einem Ringrad Verwendung. Je eines dieser Elemente steht mit einem der Variatoren in Antriebsverbindung, während das verbleibende Element als Abtrieb dient. Bei einer anderen Ausführungsform ist der zweite Variator ausgangsseitig über ein zweites Planetengetriebe mit dem ersten Planetengetriebe verbunden, wobei der erste Variator mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes verbunden ist, der zweite Variator mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes verbunden ist, und die Planetenradträger der beiden Planetengetriebe untereinander und mit der Ausgangswelle der Getriebeanordnung verbunden sind. Diese Anordnung ermöglicht bei geeigneter Dimensionierung der Variatoren und der Planetengetriebe einen besonders hohen Drehzahlbereich einschließlich einer Drehrichtungsumkehr.

In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung.
Die Getriebeanordnung ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Sie umfasst als wesentliche Bestandteile eine Eingangswelle 12, einen ersten Variator 14, einen zweiten Variator 16, ein erstes Planetengetriebe 18, ein zweites Planetengetriebe 20 sowie eine Ausgangswelle 22.
Mit der Eingangswelle 12 sind eine erste Riemenscheibe 24 des ersten Variators 14 und eine erste Riemenscheibe 26 des zweiten Variators drehfest und starr, d. h. unverschiebbar, verbunden. Zwischen ihnen ist eine Riemenscheibe 28 in Achsrichtung der Eingangswelle 12 verschiebbar angeordnet. Die verschiebbare Riemenscheibe 28 ist über einen geeigneten Mechanismus mit einem einzigen Aktor (nicht gezeigt) verbunden, der sie entlang der Eingangswelle 12 verschieben kann. Zwischen der ersten Riemenscheibe 24 des ersten Variators 14 und der in 1 links eingezeichneten Flanke der verschiebbaren Riemenscheibe 28 ist ein erster Keilriemen 30 angeordnet, der auch um eine dritte Riemenscheibe 32 umläuft, die mit einer drehbar gelagerten Hohlwelle 34 verbunden ist. Zwischen der ersten Riemenscheibe 26 des zweiten Variators 16 und der in 1 rechts eingezeichneten Flanke der verschiebbaren Riemenscheibe 28 ist ein zweiter Keilriemen 36 angeordnet, der auch um eine vierte Riemenscheibe 38 umläuft, die mit einer drehbar gelagerten inneren Welle 40 verbunden ist, auf welcher die Hohlwelle 34 drehbar gelagert ist.
Die dritte Riemenscheibe 32 und die vierte Riemenscheibe 38 können jeweils in sich starr (d. h. aus nicht relativ zueinander verschiebbaren Hälften) aufgebaut sein, so dass der Riemen 30 bzw. 36 stets mit demselben Durchmesser um sie umläuft und vorzugsweise durch ein zusätzliches Spannrad gespannt wird. Bei einer anderen Ausführungsform sind die dritte Riemenscheibe 32 und die vierte Riemenscheibe 38 aus relativ zueinander verschiebbaren Hälften aufgebaut, die durch Federkraft gegeneinander vorgespannt sind, so dass der Durchmesser, mit dem der Riemen 30 bzw. 36 um die Riemenscheiben 32 bzw. 38 umläuft, von der Position der verschiebbaren Riemenscheibe 28 abhängt und sich ein zusätzliches Spannrad erübrigt.
Die Hohlwelle 34 ist mit einem Sonnenrad 42 des ersten Planetengetriebes 18 verbunden. Die innere Welle 40 erstreckt sich durch die Hohlwelle 34 hindurch und ist mit einem Sonnenrad 44 des zweiten Planetengetriebes verbunden. Das erste Planetengetriebe 42 umfasst einen Planetenradträger, der mehrere erste Planetenräder 43 trägt und über Stegwellen 48 mit einem mehrere zweite Planetenräder 46 tragenden Planetenradträger des zweiten Planetengetriebes 20 verbunden ist. Die Planetenräder 43 bzw. 46 kämmen jeweils mit den Sonnenrädern 42 bzw. 44 und sind gegenüber den Stegwellen 48 drehbar gelagert. Ringräder sind bei den Planetengetrieben 18, 20 nicht vorgesehen.
Die Stegwellen 48 sind weiterhin mit einem Deckel 50 drehbar verbunden, der drehfest mit der Ausgangswelle 22 verbunden ist.
Nach alledem ergibt sich folgende Wirkungsweise der Getriebeanordnung 10. Im Betrieb versetzt die Eingangswelle 12 die Riemenscheiben 24, 26, 28 der Variatoren 14, 16 in Drehung, die wiederum die Riemen 30, 36 in Bewegung versetzen, welche die Riemenscheiben 32 und 38 antreiben. Die Riemenscheibe 32 des ersten Variators 14 treibt über die Hohlwelle 34 das Sonnenrad 42 des ersten Planetengetriebes 18 an, während die Riemenscheibe 38 des zweiten Variators 16 über die innere Welle 40 das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes 20 antreibt. Die mit den Sonnenrädern 42, 44 kämmenden Planetenräder 43, 46 verbringen die Stegwellen 48 und damit den Deckel 50 und die Ausgangswelle 22 in eine Drehbewegung, deren Richtung und Geschwindigkeit von der Position der verschiebbaren Riemenscheibe 28 abhängt. Die Drehzahl der Ausgangswelle 22 hängt von der Differenz der Drehzahlen der Planetenräder 43, 46 ab. Die Zähneanzahl der Sonnenräder 42, 44 und der Planetenräder 43, 46 sind bei beiden Planetengetrieben 18, 20 jeweils unterschiedlich, was dazu führt, dass die Drehzahländerungen an den Ausgängen der Variatoren 14, 16 – durch die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse bedingt – in unterschiedlichem Maße zur Ausgangsdrehzahl an der Ausgangswelle 22 beitragen.
Bei einem möglichen Ausführungsbeispiel haben das Sonnenrad 42 83 Zähne, das Sonnenrad 44 70 Zähne, die Planetenräder 46 jeweils 27 Zähne und die Planetenräder 43 jeweils 14 Zähne.
Durch die gleichzeitige, gegensinnige Verstellmöglichkeit der Variatoren 14, 16 mittels der verschiebbaren Riemenscheibe 28 kann man bei geeigneter Dimensionierung der Variatoren 14, 16 und der Planetengetriebe 18, 20 einen großen Drehzahlbereich der Ausgangswelle 22 einschließlich einer Nullstellung, in der die Ausgangswelle 22 bei drehender Eingangswelle 12 stillsteht, und einer Drehrichtungsumkehr erreichen.
Bei gewissen Anwendungsfällen kann die Eingangswelle 12 auch als Ausgangswelle dienen, während dann die Ausgangswelle 22 die Eingangswelle darstellt.

Claims

Getriebeanordnung (10) mit einer Eingangswelle (12), einem ersten eingangsseitig von der Eingangswelle (12) antreibbaren Variator (14) mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis, der ausgangsseitig mit einem Eingang eines ersten Planetengetriebes (18) verbunden ist, das wiederum ausgangsseitig mit einer Ausgangswelle (22) der Getriebeanordnung (10) in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Variator (16) mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis eingangsseitig von der Eingangswelle (12) antreibbar ist, der ausgangsseitig mit dem ersten Planetengetriebe (18) in einer Weise verbunden ist, dass sich an dessen Ausgang eine Ausgangsdrehzahl ergibt, die von der Differenz der Ausgangsdrehzahlen der Variatoren (14, 16) abhängt, und dass die Variatoren (14, 16) gemeinsam und gegensinnig verstellbar sind.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Variatoren (14, 16) eine gemeinsame, drehfest mit der Eingangswelle (12) verbundene Riemenscheibe (28) umfassen, an deren beiden Flanken je ein anderes Zugmittel, z. B. Riemen (30, 36), der Variatoren (14, 16) anliegt, und deren axiale Position auf der Eingangswelle (12) veränderbar ist.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Variator (16) ausgangsseitig über ein zweites Planetengetriebe (20) mit dem ersten Planetengetriebe (18) verbunden ist, wobei der erste Variator (14) mit dem Sonnenrad (42) des ersten Planetengetriebes (18) verbunden ist, der zweite Variator (16) mit dem Sonnenrad (44) des zweiten Planetengetriebes (20) verbunden ist, und die Planetenradträger der beiden Planetengetriebe (18, 20) untereinander und mit der Ausgangswelle (22) der Getriebeanordnung (10) verbunden sind.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetengetriebe (18, 20) jeweils unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen.
Getriebeanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Variatoren (14, 16) und die Planetengetriebe (18, 20) derart dimensioniert sind, dass durch Verstellen der Variatoren (14, 16) eine Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle (22) möglich wird.